JP2924959B2 - 半導体製造工程の走査電子顕微鏡管理用の微細線幅管理試料 - Google Patents
半導体製造工程の走査電子顕微鏡管理用の微細線幅管理試料Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造工程で
微細線幅( CD:Critical Dimension)管理において使用さ
れる走査電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscop
y)の精密度を管理するための尺度となる微細線幅管理試
料に関する、より詳細には、帯電問題を解決するように
構成された半導体製造工程の走査電子顕微鏡の精密度管
理用の微細線幅管理試料に関する。
微細線幅( CD:Critical Dimension)管理において使用さ
れる走査電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscop
y)の精密度を管理するための尺度となる微細線幅管理試
料に関する、より詳細には、帯電問題を解決するように
構成された半導体製造工程の走査電子顕微鏡の精密度管
理用の微細線幅管理試料に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造工場で使用される微細線幅を
測定する設備として走査電子顕微鏡が主に使用されてい
る。一方、この走査電子顕微鏡の精密度は、半導体製造
現場で非常に重要なものであるので、常に適正水準を維
持するように、人為的に管理しなければならない。
測定する設備として走査電子顕微鏡が主に使用されてい
る。一方、この走査電子顕微鏡の精密度は、半導体製造
現場で非常に重要なものであるので、常に適正水準を維
持するように、人為的に管理しなければならない。
【０００３】走査電子顕微鏡は微細な対象物の大きさを
測定する設備である。ところが、走査電子顕微鏡自体の
状態が変化するため測定対象物の実際値と測定値とに差
が現れることがある。従って、すでにそのパターンの大
きさが知られている試料を走査電子顕微鏡で測定するこ
とによって、その測定されたパターンの大きさとの値が
すでに知られた試料の値と同一であるかを検査する。も
しその両値が異なる場合は、走査電子顕微鏡の微細調整
を通じて両値を一致させることによって走査電子顕微鏡
を管理することができる。この時、管理のために使用さ
れるパターンと大きさが知られた試料が微細線幅管理試
料である。
測定する設備である。ところが、走査電子顕微鏡自体の
状態が変化するため測定対象物の実際値と測定値とに差
が現れることがある。従って、すでにそのパターンの大
きさが知られている試料を走査電子顕微鏡で測定するこ
とによって、その測定されたパターンの大きさとの値が
すでに知られた試料の値と同一であるかを検査する。も
しその両値が異なる場合は、走査電子顕微鏡の微細調整
を通じて両値を一致させることによって走査電子顕微鏡
を管理することができる。この時、管理のために使用さ
れるパターンと大きさが知られた試料が微細線幅管理試
料である。
【０００４】従来に主に使用された微細線幅管理試料と
しては３種類が挙げられる。第１のものとしては、図３
に示すポリパターン型( Poly Pattern Type)の微細線幅
管理試料がある。これは、シリコン基板１１上に二酸化
珪素(SiO2 :12)を蒸着して、その上にパターン形成のた
めに蒸着されるポリシリコン１３とウェーハ間の密着性
を高めている。
しては３種類が挙げられる。第１のものとしては、図３
に示すポリパターン型( Poly Pattern Type)の微細線幅
管理試料がある。これは、シリコン基板１１上に二酸化
珪素(SiO2 :12)を蒸着して、その上にパターン形成のた
めに蒸着されるポリシリコン１３とウェーハ間の密着性
を高めている。
【０００５】第２のものは、図４のような二酸化珪素パ
ターン型( SiO2 Type)の微細線幅管理試料がある。これ
は、シリコン基板２１上に二酸化珪素２２を蒸着して、
その上に蒸着されるポリシリコン等の電気導体膜２３と
ウェーハ間の接着性を高めている。この電気導体膜上に
は二酸化珪素２４膜を形成した後、この膜にパターンを
形成する。
ターン型( SiO2 Type)の微細線幅管理試料がある。これ
は、シリコン基板２１上に二酸化珪素２２を蒸着して、
その上に蒸着されるポリシリコン等の電気導体膜２３と
ウェーハ間の接着性を高めている。この電気導体膜上に
は二酸化珪素２４膜を形成した後、この膜にパターンを
形成する。
【０００６】第３のものは、図５のような標準微細尺度
型( Standard Micro Scale Type)の微細線幅管理試料が
ある。これはシリコン基板自体にパターンを形成したも
ので横と縦がそれぞれ１ｃｍ程度の長さである。日本の
日立製作所で製作しＪＱＡ(Japan Quality Assurance O
rganization)から認証された試料である。
型( Standard Micro Scale Type)の微細線幅管理試料が
ある。これはシリコン基板自体にパターンを形成したも
ので横と縦がそれぞれ１ｃｍ程度の長さである。日本の
日立製作所で製作しＪＱＡ(Japan Quality Assurance O
rganization)から認証された試料である。
【０００７】一方、走査電子顕微鏡を管理するための微
細線幅管理試料に対する一般的な要件として下記のこと
が挙げられる。
細線幅管理試料に対する一般的な要件として下記のこと
が挙げられる。
【０００８】イ．試料のパターン間の距離及びパターン
の大きさが、当該試料として管理する特定走査電子顕微
鏡以外の他の精密測定道具によって確認されなければな
らない。
の大きさが、当該試料として管理する特定走査電子顕微
鏡以外の他の精密測定道具によって確認されなければな
らない。
【０００９】ロ．試料は走査電子顕微鏡によって測定さ
れる時高いコントラストの２次電子信号を示されなけれ
ばならない。すなわち、大きさやパターンが明確に検出
されものでなければならない。これは主にパターンの形
態的な特性と関連される。
れる時高いコントラストの２次電子信号を示されなけれ
ばならない。すなわち、大きさやパターンが明確に検出
されものでなければならない。これは主にパターンの形
態的な特性と関連される。
【００１０】ハ．試料は走査電子顕微鏡の電子ビームが
走査される環境で安定的で長期間使用することができ帯
電性がないものでなければならない。
走査される環境で安定的で長期間使用することができ帯
電性がないものでなければならない。
【００１１】以上のような要件を基準として従来の微細
線幅管理試料の場合に発生する問題点は下記のとおりで
ある。
線幅管理試料の場合に発生する問題点は下記のとおりで
ある。
【００１２】ポリパターン型と二酸化珪素パターン型の
場合、走査電子顕微鏡を使用する時、累積される電荷に
よって試料が帯電( Charge Up)し走査電子顕微鏡から走
査される電子との相互作用によって対象物に対する測定
数値を変化させて、設備の正確な管理が難しくなる。す
なわち、シリコン基板と導電体のポリシリコン間に、非
導電体の二酸化珪素層があるので、ポリシリコンの表面
に累積した電荷等が基板の方向に流れて行くことができ
ないので試料の微細線幅の測定値を変化させる結果を招
来する。
場合、走査電子顕微鏡を使用する時、累積される電荷に
よって試料が帯電( Charge Up)し走査電子顕微鏡から走
査される電子との相互作用によって対象物に対する測定
数値を変化させて、設備の正確な管理が難しくなる。す
なわち、シリコン基板と導電体のポリシリコン間に、非
導電体の二酸化珪素層があるので、ポリシリコンの表面
に累積した電荷等が基板の方向に流れて行くことができ
ないので試料の微細線幅の測定値を変化させる結果を招
来する。
【００１３】このような現象は本発明の一実施例におけ
る効果を示す表１での対比資料によってよく示されてお
り、また図６でも明確に示されている。図６は従来の技
術で説明した二酸化珪素パターン型の微細線幅管理試料
のＳＥＭ写真である。この写真は走査電子顕微鏡の高い
倍率で試料で同一な材質をもつ屈曲がない平面の狭い一
部を約６０秒間測定し続けた後、倍率を低くして、前記
の測定倍率を含むより広い範囲を測定した時の測定結果
を示している。
る効果を示す表１での対比資料によってよく示されてお
り、また図６でも明確に示されている。図６は従来の技
術で説明した二酸化珪素パターン型の微細線幅管理試料
のＳＥＭ写真である。この写真は走査電子顕微鏡の高い
倍率で試料で同一な材質をもつ屈曲がない平面の狭い一
部を約６０秒間測定し続けた後、倍率を低くして、前記
の測定倍率を含むより広い範囲を測定した時の測定結果
を示している。
【００１４】このような条件の下では、まず測定された
狭い範囲の領域は走査電子顕微鏡から走査された電子が
累積して帯電される。従って、写真に現れた測定時は、
先に測定された狭い範囲の領域は周囲の部分と明らかに
区別でき、より黒い色に現れる。写真の下側部分のグラ
フでも、矢印１で表示された部分と矢印２で指示される
周辺より低い領域であるように表れている。これによっ
て帯電による試料パターンの歪曲をよく示されている。
狭い範囲の領域は走査電子顕微鏡から走査された電子が
累積して帯電される。従って、写真に現れた測定時は、
先に測定された狭い範囲の領域は周囲の部分と明らかに
区別でき、より黒い色に現れる。写真の下側部分のグラ
フでも、矢印１で表示された部分と矢印２で指示される
周辺より低い領域であるように表れている。これによっ
て帯電による試料パターンの歪曲をよく示されている。
【００１５】標準微細尺度型試料の場合、ポリパターン
型等のような帯電問題はないが、形成されるパターンが
非常に簡単なので微細線幅を測定する走査電子顕微鏡の
変化を敏感に感知することができず設備管理に不適合な
点がある。すなわち、走査電子顕微鏡が多少変化してい
る場合、他の管理試料を使用すると結果を示す画面で焦
点深度等が合わないので電子顕微鏡の調整が必要である
ことが分かるようになる。しかし、標準微細尺度型試料
を使用すると試料のパターンが簡単なので、結果画面で
パターンの対比が明確に現れるため走査電子顕微鏡を調
節する必要がない。そのため、パターンが複雑な他の対
象を測定する場合は最適のセッティング条件で測定され
ないので測定値が明確に算出されなかったり、実際の値
から外れることもある。また、試料がウェーハ形態でな
いので、半導体製造工程でウェーハに適合に製作された
走査電子顕微鏡などの設備に直接装着して利用すること
は難しく、設備に合うように操作する過程で直接作動者
が手で取扱うので汚染され易く、周辺の不純物が付着す
ることがあり、長時間使用することができないという短
所がある。
型等のような帯電問題はないが、形成されるパターンが
非常に簡単なので微細線幅を測定する走査電子顕微鏡の
変化を敏感に感知することができず設備管理に不適合な
点がある。すなわち、走査電子顕微鏡が多少変化してい
る場合、他の管理試料を使用すると結果を示す画面で焦
点深度等が合わないので電子顕微鏡の調整が必要である
ことが分かるようになる。しかし、標準微細尺度型試料
を使用すると試料のパターンが簡単なので、結果画面で
パターンの対比が明確に現れるため走査電子顕微鏡を調
節する必要がない。そのため、パターンが複雑な他の対
象を測定する場合は最適のセッティング条件で測定され
ないので測定値が明確に算出されなかったり、実際の値
から外れることもある。また、試料がウェーハ形態でな
いので、半導体製造工程でウェーハに適合に製作された
走査電子顕微鏡などの設備に直接装着して利用すること
は難しく、設備に合うように操作する過程で直接作動者
が手で取扱うので汚染され易く、周辺の不純物が付着す
ることがあり、長時間使用することができないという短
所がある。
【００１６】従って、既存のいずれの微細線幅管理試料
で微細線幅を測定する場合であっても走査電子顕微鏡の
状態を精密に管理することが難しかった。
で微細線幅を測定する場合であっても走査電子顕微鏡の
状態を精密に管理することが難しかった。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
の問題点が解決して半導体の製造工程で微細線幅を精密
に測定することができること、及び走査電子顕微鏡を精
度のより向上した水準で管理することができる微細線幅
管理試料を提供することである。
の問題点が解決して半導体の製造工程で微細線幅を精密
に測定することができること、及び走査電子顕微鏡を精
度のより向上した水準で管理することができる微細線幅
管理試料を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めの、本発明による半導体製造工程で使用される走査電
子顕微鏡管理用の微細線幅管理試料は、ウェーハの半導
体基板上に絶縁物質を形成した後、前記絶縁物質層に発
生された電荷が抜け出ることができるようにコンタクト
( Contact)を形成し、前記ウェーハの全面に電気導体膜
を形成し、更に前記電気導体膜上に特定物質で一定大き
さの一定パターンを形成したことを特徴とするものであ
る。
めの、本発明による半導体製造工程で使用される走査電
子顕微鏡管理用の微細線幅管理試料は、ウェーハの半導
体基板上に絶縁物質を形成した後、前記絶縁物質層に発
生された電荷が抜け出ることができるようにコンタクト
( Contact)を形成し、前記ウェーハの全面に電気導体膜
を形成し、更に前記電気導体膜上に特定物質で一定大き
さの一定パターンを形成したことを特徴とするものであ
る。
【００１９】本発明で電気導体層は導電性が良好なポリ
シリコン系列の物質が適合する。絶縁物質や前記特定物
質からなるパターンは二酸化珪素等を用いることができ
る。また、あまり単純で明確なパターンからの管理上の
難しさを防止するために、パターンの形態も適正な高さ
を維持させることが好ましく、電気導体の厚みは一般的
な層厚みの１０００Å乃至２０００Å程度が適当であ
る。
シリコン系列の物質が適合する。絶縁物質や前記特定物
質からなるパターンは二酸化珪素等を用いることができ
る。また、あまり単純で明確なパターンからの管理上の
難しさを防止するために、パターンの形態も適正な高さ
を維持させることが好ましく、電気導体の厚みは一般的
な層厚みの１０００Å乃至２０００Å程度が適当であ
る。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施例を
添付図面を参照して詳細に説明する。
添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】図１は、本発明の一実施例による微細線幅
管理試料を示す図面である。本実施例によると、微細線
幅管理試料はウェーハのシリコン基板４１に二酸化珪素
層４２を形成し、電荷の流通のためのコンタクト４５を
数ヶ所に形成した後、その上にポリシリコン等の電気導
体膜４３を形成し、さらにその上に二酸化珪素４４から
なるパターンを形成して完成することができる。
管理試料を示す図面である。本実施例によると、微細線
幅管理試料はウェーハのシリコン基板４１に二酸化珪素
層４２を形成し、電荷の流通のためのコンタクト４５を
数ヶ所に形成した後、その上にポリシリコン等の電気導
体膜４３を形成し、さらにその上に二酸化珪素４４から
なるパターンを形成して完成することができる。
【００２２】このように完成された試料はウェーハに形
成されるので、既存の標準微細尺度型の微細線幅管理試
料を使用する場合のように、直接作業者が手で操作する
必要がない。そのため、使用が便利で汚染の問題が少な
く、長期間使用することができる。また、試料をなす半
導体装置の層間の接着力にも問題がなく、形成されたコ
ンタクトを通じて走査電子顕微鏡から走査された電子が
累積されず放電されることができるので帯電によるパタ
ーンの歪曲を防止することができる。
成されるので、既存の標準微細尺度型の微細線幅管理試
料を使用する場合のように、直接作業者が手で操作する
必要がない。そのため、使用が便利で汚染の問題が少な
く、長期間使用することができる。また、試料をなす半
導体装置の層間の接着力にも問題がなく、形成されたコ
ンタクトを通じて走査電子顕微鏡から走査された電子が
累積されず放電されることができるので帯電によるパタ
ーンの歪曲を防止することができる。
【００２３】図２は、本発明の一実施例による微細線幅
管理試料に関するＳＥＭ写真である。この写真は、図６
の場合と同様に、走査電子顕微鏡の高い倍率で試料で同
一な材質をもつ平面の狭い一部を約６０秒間測定し続け
た後、倍率を低くして前記の測定部位を含むより広い範
囲を測定した測定結果を示している。
管理試料に関するＳＥＭ写真である。この写真は、図６
の場合と同様に、走査電子顕微鏡の高い倍率で試料で同
一な材質をもつ平面の狭い一部を約６０秒間測定し続け
た後、倍率を低くして前記の測定部位を含むより広い範
囲を測定した測定結果を示している。
【００２４】本発明に従う微細線幅管理試料では、前記
の条件下でも、先に測定された狭い範囲の領域に走査電
子顕微鏡から走査された電子が累積されず、電気導体層
とコンタクトを通じて放電される。従って、測定により
現れた写真には、周囲の部分とほぼ区別できない。写真
の下側部分のグラフでも、周辺より極に微細な程度のみ
が低く表れている。すなわち、図６と比較すると、帯電
による試料パターンの歪曲が効果的に防止できているこ
とをよく示している。
の条件下でも、先に測定された狭い範囲の領域に走査電
子顕微鏡から走査された電子が累積されず、電気導体層
とコンタクトを通じて放電される。従って、測定により
現れた写真には、周囲の部分とほぼ区別できない。写真
の下側部分のグラフでも、周辺より極に微細な程度のみ
が低く表れている。すなわち、図６と比較すると、帯電
による試料パターンの歪曲が効果的に防止できているこ
とをよく示している。
【００２５】下記の表１は、従来の微細線幅管理試料
と、本発明の微細線幅管理試料の帯電現象によって、走
査電子顕微鏡が測定した数値資料が変化する形態を示
す。
と、本発明の微細線幅管理試料の帯電現象によって、走
査電子顕微鏡が測定した数値資料が変化する形態を示
す。
【００２６】表１で、ピッチ( Pitch)は反復されるパタ
ーンで、単位となる区域の大きさを示し、バー( Bar)は
パターンから突出された部分の幅を示す。各数値は１０
００Å大きさの対象パターンが帯電現象によって変化さ
れた量を示す。
ーンで、単位となる区域の大きさを示し、バー( Bar)は
パターンから突出された部分の幅を示す。各数値は１０
００Å大きさの対象パターンが帯電現象によって変化さ
れた量を示す。
【００２７】主に問題となることは、帯電現象によって
測定時にパターンの明確性が低下し、バーの大きさが変
化する現象が現れることである。表１によると、本発明
の微細線幅管理試料は、従来の微細線幅管理試料に比し
て、帯電による大きさの歪曲面でポリパターン型に比し
ては１２倍、二酸化珪素パターン型に比しては３倍乃至
５倍まで向上した。
測定時にパターンの明確性が低下し、バーの大きさが変
化する現象が現れることである。表１によると、本発明
の微細線幅管理試料は、従来の微細線幅管理試料に比し
て、帯電による大きさの歪曲面でポリパターン型に比し
ては１２倍、二酸化珪素パターン型に比しては３倍乃至
５倍まで向上した。
【００２８】
【表１】 以上において本発明は、記載された具体例に対してのみ
詳細に説明したが、本発明の技術思想範囲内で、多様な
変形及び修正が可能であることは、当業者によって明ら
かなものであり、このような変形及び修正が添付された
特許請求範囲に属することは当然なものである。
詳細に説明したが、本発明の技術思想範囲内で、多様な
変形及び修正が可能であることは、当業者によって明ら
かなものであり、このような変形及び修正が添付された
特許請求範囲に属することは当然なものである。
【００２９】
【発明の効果】従って、本発明によると、従来の試料に
発生する帯電現象を除去して、微細線幅管理試料による
走査電子顕微鏡の管理をより精密で高い水準で行われる
ようにして、結果的に走査電子顕微鏡を使用する工程の
質的向上をなす効果がある。
発生する帯電現象を除去して、微細線幅管理試料による
走査電子顕微鏡の管理をより精密で高い水準で行われる
ようにして、結果的に走査電子顕微鏡を使用する工程の
質的向上をなす効果がある。
【図１】本発明の一実施例による微細線幅管理試料を示
した図面である。
した図面である。
【図２】本発明の一実施例による微細線幅管理試料に関
するＳＥＭ写真である。
するＳＥＭ写真である。
【図３】従来技術の一実施例による、ポリパターン型の
微細線幅管理試料を示した図面である。
微細線幅管理試料を示した図面である。
【図４】従来技術の一実施例による、二酸化珪素パター
ン型の微細線幅管理試料を示した図面である。
ン型の微細線幅管理試料を示した図面である。
【図５】従来技術の一実施例による、標準微細尺度型の
微細線幅管理試料を示した図面である。
微細線幅管理試料を示した図面である。
【図６】従来の技術中で、二酸化珪素パターン型の微細
線幅管理試料に関するＳＥＭ写真である。
線幅管理試料に関するＳＥＭ写真である。
１１、２１、３１、４１：シリコン基板 １２、２２、２４、４２、４４：二酸化珪素 １３：ポリシリコン ２３、４３：電気導体膜 ４５：コンタクト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/66 G01B 15/00
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体基板上に絶縁物質層が形成され、
前記絶縁物質上に電気導体膜が形成され、前記電気導体
膜上に二酸化珪素からなるパターンが形成される半導体
工程の走査電子顕微鏡の微細線幅管理試料において、 前記絶縁物質層にコンタクトが形成され、前記コンタク
トを通じて電気導体膜が前記半導体基板と直接接触され
るように構成されたことを特徴とする半導体工程の走査
電子顕微鏡用の微細線幅管理試料。 - 【請求項２】 前記電気導体膜はポリシリコンからなる
ことを特徴とする請求項１記載の前記半導体製造工程の
走査電子顕微鏡用の微細線幅管理試料。 - 【請求項３】 前記電気導体膜は１０００Åから２００
０Åの厚みで構成されることを特徴とする請求項２記載
の半導体製造工程の走査電子顕微鏡用の微細線幅管理試
料。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019960033274A KR100191347B1 (ko) | 1996-08-09 | 1996-08-09 | 반도체 공정의 주사전자현미경 관리용 미세선폭 관리시료 |
| KR1996-33274 | 1996-08-09 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1084026A JPH1084026A (ja) | 1998-03-31 |
| JP2924959B2 true JP2924959B2 (ja) | 1999-07-26 |
Family
ID=19469261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9089946A Expired - Lifetime JP2924959B2 (ja) | 1996-08-09 | 1997-03-26 | 半導体製造工程の走査電子顕微鏡管理用の微細線幅管理試料 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
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